När det bildas is på ytor kan det leda till en rad problem, från hala vägar och trottoarer till strömavbrott och flygolyckor. Konventionella metoder för avisning involverar ofta användning av kemikalier eller mekanisk skrapning, vilka båda kan vara tidskrävande, arbetskrävande och miljöovänliga.
Forskargruppen, ledd av professor Yutaka Masuda från Tokyo University of Science, försökte utforska ett alternativt tillvägagångssätt genom att studera hur ytgradienter påverkar beteendet hos vattendroppar. De antog att genom att kontrollera yttopografin, kan det vara möjligt att minska vidhäftningsstyrkan mellan is och yta, vilket gör det lättare att ta bort.
För att testa sin hypotes tillverkade forskarna en serie ytor med olika gradientstrukturer med hjälp av en teknik som kallas "mikrotillverkning". De placerade sedan vattendroppar på dessa ytor och observerade deras beteende.
Deras observationer avslöjade att gradientytorna signifikant påverkade droppbeteendet. På ytor med gradvis lutning spred sig dropparna lättare och uppvisade minskade kontaktvinklar jämfört med ytor med brantare lutning. Denna minskning i kontaktvinkel indikerar svagare vidhäftning mellan droppen och ytan.
Dessutom fann teamet att ytgradienterna påverkade dropparnas frysnings- och smältbeteende. På ytor med en gradvis lutning frös dropparna långsammare och smälte snabbare, vilket kan vara fördelaktigt för att förhindra isansamling.
Baserat på dessa fynd drog forskarna slutsatsen att ytgradienter verkligen kan påverka droppbeteende, inklusive isbildning och vidhäftning, vilket tyder på deras potentiella tillämpning i utvecklingen av anti-isningsytor. De föreslår att sådana ytor kan användas inom olika områden och applikationer där isförebyggande är avgörande, såsom transport, kraftöverföring och flyg.
Denna upptäckt belyser vikten av att förstå och manipulera ytegenskaper på mikroskopisk nivå för att uppnå önskade makroskopiska effekter. Det öppnar upp spännande möjligheter för design och tillverkning av nya ytor med skräddarsydda funktionaliteter för ett brett spektrum av applikationer utöver anti-isning, inklusive självrengörande ytor, vätsketransport och mikrofluidik.
